Dom > Novosti > Sadržaj
Хибридне соларне ћелије имају апликације у флексибилној електроници и преносивим уређајима
Nov 03, 2018

Разумевање утицаја површинских дефеката подупире побољшану ефикасност хибридних органских / неорганских соларних ћелија.

               Хибридне соларне ћелије користе интерфејс који садржи слојеве органских и неорганских материјала за претварање сунчеве светлости у електричну енергију. Цинк оксид (ЗнО) је популаран избор за неоргански материјал јер је јефтин, нетоксичан и лако доступан.

Међутим, ефикасност конверзије хибридних соларних ћелија коришћењем хетеронијонских састојака ЗнО / органских донатора тренутно је веома ниско - само 2 процента када се ЗнО смеша у органски донаторски материјал. Са друге стране, постигнута је пристојна 6,1 постотна ефикасност када се ЗнО користи као слој који се налази између електроде и слоја полимера или акцептора малих молекула.

Јеан-Луц Бредас из истраживачког центра за соларне и фотонапонске технике КАУСТ и колеге Хонг Ли сумњају да су унутрашњи недостаци у ЗнО кључни фактор у лошим перформансама. Упоређујући разлике у електронским особинама између различитих хибридних материјала, они закључују да слободна места цинка смањују ефикасност претварања тако што спречавају процес одвајања пуњења на интерфејсу између органских и неорганских материјала.

Познато је да ЗнО усваја различите улоге у хетеројункцијама у великим количинама у зависности од врсте органског материјала и коришћене архитектуре. Приликом мешања са полимером или малом молекуларним донаторима као што је секситијенил, ЗнО преузима улогу акцептора електрона: она заузима или "прихвата" електрон и оставља позитивно напуњене рупе у пољу сексииенилила.

Када се споји између електроде и слоја акцептора флаерене, ЗнО помаже при преносу електрона из флаерене слоја на електроду. Ови процеси омогућавају ефикасну претварање сунчеве светлости у електричну енергију.

Истраживачи су користили компјутерске симулације како би сагледали како напуштања цинка на површини цинковог оксида утичу на ова два процеса. За хетеројункцију ЗнО / секситијениловог булокванца, празна места цинка на површини ЗнО могу ометати локалну преносу пуњења на интерфејсу ЗнО / секситијенил и такође могу спречити ефикасно одвајање напона због јаких Цоуломб интеракција. Међутим, за интерфејс ЗнО / фулерен таква слободна места значајно не утичу на процес преноса пуњења.

Из ових разлога, до сада развијене ЗнО / органске хетеројункције су неефикасне. Међутим, у поређењу с тим, празна места цинка имају знатно већи негативни утицај на ЗнО / секситијенил него на ЗнО / фулерен интерфејсе. Резултати имају значајне импликације за развој хибридних соларних ћелија, који имају примену у флексибилној електроници и преносним уређајима.

"Оно што смо научили из наших истраживања је у којој мери дефекти на површини проводења металних оксида као што је ЗнО одређују укупна електронска својства и на крају ефикасност уређаја", истакао је Бредас. Он је предложио да открића указују на могуће начине побољшања ефикасности соларне ћелије путем површинских модификација.